川滇地區強震短臨綜合預測研究

摘要：梳理了2013年以來川滇地區11次（10組）強震前短臨階段測震學和地球物理觀測異常，在對這些異常進行預測效能檢驗的基礎上，依據權重賦值規則，對異常進行權重賦值。在此基礎上，使用權重集成法計算這些強震前的綜合權重集成PZ值，得到了川滇地區3個重點區域（川滇交界東部、云南西北和云南西南地區）6級左右和7級左右地震的權重集成臨界值，可作為短臨預測的參考依據。根據宏、微觀異常報告，計算2020—2023年3個重點區域每個月的PZ值。結果顯示，6級以上地震主要發生在PZ值的峰值點或快速增加的過程中，少數地震發生在高值后的降低過程中。權重集成PZ值可以對群體異常進行定量描述，有助于短臨預測決策由定性向定量發展。

關鍵詞：短臨綜合預測；權重集成法；強震；川滇地區

中圖分類號：P315.75 文獻標識碼：A 文章編號：1000-0666（2025）02-0272-09

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0029

0 引言

1966年河北邢臺7.2級地震后，中國開始了有組織的地震預報實踐，建立了長、中、短臨相結合的漸進式地震預報會商體系。自20世紀70年代以來，中國地震局每年召開全國地震趨勢會商會，進行年度中期預報，確定年度地震重點危險區。在此基礎上，對年度地震重點危險區開展月、周短臨跟蹤。特別是月會商，要根據地震活動和各種地球物理觀測資料的動態變化，依據測震學、地殼形變、電磁和地下流體四大學科總結的短臨預測指標，結合震例類比定性地給出研判意見（邵志剛等，2024）。為了將綜合研判從定性走向定量，學者們進行了多種嘗試，如鄧世廣等（2019）基于泊松分布計算預測區域的背景地震概率和單項預測方法的歷史預測效能，采用貝葉斯定理計算單項預測方法的短期或年度地震危險概率，進而采用綜合概率方法，給出基于多種單項預測方法的短期或年度地震危險概率預測結果；何暢等（2022）基于貝葉斯概率推導出單個指標出現異常后強震發生的后驗概率，在此基礎上使用聯合概率計算多項指標出現異常后的綜合概率，并對四川地區2013年蘆山7.0級、2014年康定6.3級和2019年長寧6.0級地震進行了回溯性研究；錢曉東和賀素歌（2024）挑選了6項測震學異常指標，首先計算每種指標的概率增益，再考察某個時段6項異常指標出現情況（例如存在2項或4項），利用貝葉斯公式計算綜合概率P值，由此得到了P值隨時間的變化曲線，用來預測云南地區未來中短期發生6級以上地震的可能性；陳立德（1993）提出了權重集成法，即首先根據各單項異常的歷史預報效能計算其權重值，并據此建立權重集成方程。[HJ2.4mm]依據該方程采用歷史回代法求權重集成P，最后根據歷史上對應有震的權重集成的最小值和對應無震的最大值，求出權重集成值的臨界閾值P0。當P≥P0時作有震預報，否則作無震預報。該方法簡單、直觀、綜合性較強。

川滇地區位于青藏高原東南緣，構造運動強烈，是我國大陸地區強震最為頻繁的地區之一。該區測震與地球物理觀測臺站眾多，測震學、地下流體、地殼形變和地電地磁異常數量較多，特別是在強震前的短期階段，異常數量呈顯著增多的特點（蔣海昆等，2009）。為了突出強震前異常的群體特征，本文擬使用權重集成法（陳立德，1993）研究川滇地區地震短臨綜合預報，以為短期綜合預報提供定量化的判定依據。

1 計算方法

首先對每項異常進行預測效能檢驗，采用兩種方法，分別為R值檢驗（許紹燮，1989）和異常對應率檢驗。首先進行R值檢驗，計算公式為：

R=報對的地震次數/應預報的地震總次數-預報占用時間/預報研究的總時間（1）

當R≥R0時，異常通過檢驗。其中R0為具有置信度97.5%的R值。當異常不能通過R值檢驗時，再進行異常對應率檢驗，異常對應率為：

α=N′/N（2）

式中：N為異常出現的總次數；N′為對應地震的異常次數。例如，共出現10次異常，其中7次異常對應了地震，對應率α=7/10=0.7。當異常對應率α≥Pb時，異常通過檢驗。其中Pb為背景概率，可采用穩態泊松過程進行計算，公式如下：

式中：λ為地震發生率，即單位時間內發生地震的次數；t為預報時窗長度。在效能檢驗的基礎上，進行加權綜合。

首先，定義測震學權重集S為某一個時刻出現在預測區域的測震學異常的權重之和：

式中：m為測震學異常總數；Pi為第i個測震學異常的權重，分3種情況取值，具體為：

①Pi=0.1+2（Ri-R0i）（預報效能采用R值評估，通過預測效能檢驗）；

②Pi=0.1+2（αi-Pbi）（當不能通過R值檢驗時，采用異常對應率檢驗，且能夠通過檢驗）；

③Pi=0.1（異常未通過R值檢驗，同時也未通過異常對應率檢驗，權重取值0.1）。

為了將所有異常都利用起來，也對不能通過效能檢驗的異常進行了加權，權重為0.1。考慮到部分地球物理異常觀測時間短，震例少，故本文約定不對地球物理異常進行異常對應率檢驗。

定義地球物理異常權重G為某一時刻出現在預測區域及附近的地球物理異常的權重之和：

式中：n為地球物理異常總數；Pj為第j個地球物理觀測異常權重，分兩種情況取值，具體為：

①Pj=0.1+2（Rj-R0j）（通過R值預測效能檢驗）；

②Pj=0.1（未通過R值預報效能檢驗的異常，權重取值0.1）。

定義預測區域的地震綜合權重集成如下：

2 震例研究

2013年以來川滇地區及其邊境附近共發生11次MS≥5.9地震，其基本參數見表1，空間分布如圖1所示。其中震源機制解數據來源于全球CMT 目錄（https：//www.globalcmt.org/CMTsearch.html.）。由圖1可見，在11次地震中，2次為逆沖型，發生在龍門山斷裂帶，其余9次為走滑型。

這些地震主要分布在三岔口（龍門山斷裂帶、鮮水河斷裂帶與安寧河斷裂帶的交會區域附近）至川滇交界東部（以下簡稱“川滇交界東部”）、云南西南地區和云南西北地區。

限于篇幅，本文以2022年四川瀘定MS6.8、2021年云南漾濞MS6.4、2013年四川蘆山MS7.0和2014年云南盈江MS6.1地震為例，介紹權重集成PZ值的計算過程。

2.1 2022年9月5日四川瀘定MS6.8地震

瀘定MS6.8地震發生在川滇交界東部地區，發震斷裂為鮮水河斷裂帶莫西段，為左旋走滑型破裂（易桂喜等，2023）。表2列出了該地震前存在的短期（3個月內）、中短期（6個月內）異常及部分趨勢異常的預測三要素、預測效能以及其權重P值。需要說明的是，一些趨勢異常隨著時間的演化，具有中短期或短期指示意義。例如表2中滇黔桂少震區ML≥4.0地震年頻次異常，雖然該異常的預測時間為1年，但由于瀘定MS6.8地震發生前，該異常已經持續了350余天，因此具有短期預測意義。本文約定熱紅外趨勢和短期異常配套使用，即由于青藏高原熱紅外低值異常預測時間較長，單獨出現后不進行加權計算，只有當川滇塊體或巴顏喀拉地塊出現熱紅外短期異常后，才一起參與計算。由表2可以看出，瀘定地震前，川滇地區震群頻次、余震區活躍和滇黔桂少震區出現異常，這3項異常預測的區域為整個川滇地區。此外，作為邊界動力源的羌塘地塊發生顯著地震（邵志剛等，2024）。電磁、形變和流體異常具有配套性，且在發生了2022年6月1日四川蘆山MS6.1和6月10日馬爾康MS6.0地震后，四川及鄰區異常數量仍在增多（薛艷等，2022；解滔等，2023）。瀘定地震的綜合權重集成PZ=5.0。

2.2 2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震

漾濞MS6.4地震發生在云南西北部地區，發震斷裂為維西—喬后—巍山斷裂中段附近的次級斷裂，震源機制解為走滑型（王月等，2021），該地震序列為前震-主震-余震型，但是前震在主震前沒有被識別，而是作為前兆震群異常（宋俊高等，1989；付虹等，2021）。表3列出了該地震前存在的短期和中短期異常的預測意義、效能檢驗和權重P值。該地震前測震學異常比較突出，包括云南地區5級地震平靜、滇西北地區ML≥4.0地震平靜被2021年3月1日洱源ML4.1地震打破、MS≥3.0地震條帶等；地球物理觀測異常方面，與以往該區6級以上地震相比，云南地區的流體異常不突出，而四川毛埡溫泉在漾濞MS6.4地震前接連出現2次短期異常，比較突出。漾濞地震前還存在紅格地電阻率中短期異常及巧家和永善電磁波短期異常。表3顯示，漾濞地震的綜合權重集成PZ為3.2。

2.3 2013年4月20日四川蘆山MS7.0地震

蘆山MS7.0地震發生在龍門山斷裂帶南段，震源機制解為逆沖型（呂堅等，2013）。震前跨斷層形變異常特別突出。2013年1月30日共新增16項跨斷層異常，其中3項為短期異常（表4中第8條），13項為中短期異常（表4中第9條），這些異常主要沿鮮水河斷裂帶、安寧河—則木河與龍門山斷裂帶分布（杜芳等，2019）。此外，青藏高原、巴顏喀拉地塊和川滇塊體在該地震前均出現熱紅外異常（Yang et al，2023），地震發生于青藏高原熱紅外低值異常結束后115天、巴顏喀拉地塊異常開始后2個月、川滇塊體異常開始后1.5個月。表4顯示，蘆山MS7.0地震的綜合權重集成PZ值為5.4。

2.4 2014年5月30日云南盈江MS6.1地震

盈江MS6.1地震發生在云南西北部，發震斷層為近 SN 走向的蘇典斷裂，震源機制解為右旋走滑型（黃小龍等，2015）。本次地震前，地震活動短期異常主要有川滇地區震群頻次和余震區活躍、云南西北部ML≥3.0地震顯著增強、ML≥3.0震群活躍、小滇西地區ML≥2.5地震高頻次等；地球物理觀測方面，流體短期異常突出，且主要集中在震中200 km范圍內。云南地區宏觀異常達到預測指標，特別是騰沖荷花熱水塘水爆異常非常顯著，該異常出現在震前1個月，噴出的泥漿、砂石高達12 m，為比較罕見的現象（錢曉東等，2019）。表5顯示，該地震前綜合權重集成PZ值為2.9。

2.5 2013年以來川滇地區強震震例綜合權重集成PZ列表與不同區域不同強度預測臨界值

2013年以來川滇地區共發生11次（10組）MS≥5.9地震，其中川滇交界東部及附近地區5組，云南西南地區3次，云南西北地區2次，表6列出了這些地震前的綜合權重集成PZ值。從表6可以看出，川滇交界東部地區6級左右地震的綜合權重集成臨界值PZ6為2.0～3.3，7級左右綜合權重集成臨界值PZ7為5.0～5.4；云南西南地區6級左右地震的綜合權重集成臨界值PZ6為1.4～2.2，7級左右權重集成臨界值PZ7為3左右；云南西北地區，6級左右地震的綜合權重集成臨界值PZ6=2.9～3.2。值得指出的是，由于每個重點區域震例少，得到的6級和7級左右地震的綜合權重集成臨界值，僅作為參考。

2.6 川滇地區3個重點區域每月綜合權重集成PZ值計算結果

依據宏、微觀異常報告，計算2020—2023年川滇地區3個重點區域每個月的綜合權重集成PZ值，并繪制曲線圖（圖2）。

由圖2a可以看出，在川滇交界東部地區，從2020年9月開始PZ值逐漸增大，于2021年5月達到峰值點，PZ值為3.76，在此期間雖然區域內部沒有發生強震，但在其附近發生了2021年5月22日青海瑪多MS7.4地震。2022年5月開始，PZ值再次逐漸增大，9月達到峰值，PZ值為5.0，在此期間，區域內部先后發生2022年6月1日蘆山MS6.1、6月10日馬爾康MS6.0和9月5日瀘定MS6.8地震。瀘定地震后，由于一些地震活動和地球物理觀測異常權重降低，PZ值顯著下降，2023年4—12月PZ值維持在較高水平，最高值為3.66（圖2a）。依據表6，該值明顯高于2014年康定MS6.3地震前PZ值，并略高于2022年蘆山MS6.1和馬爾康MS6.0地震PZ值，但是實際上川滇交界東部地區并未發生6級以上地震。

圖2b是云南西南地區綜合權重集成PZ值隨時間的變化曲線，可以看出，該區PZ值一直未達到2014年景谷MS6.4地震前的水平，2021年8月至2023年PZ值呈持續、緩慢的上升狀態。在此期間我國境內沒有發生MS≥6.0地震，但邊境地區先后發生了2021年12月24日老撾MS6.0、2022年7月22日緬甸MS5.9和2023年11月17日緬甸MS5.9地震。老撾MS6.0地震發生在2021年7—9月PZ高值結束后的2個月，2次緬甸MS5.9地震在PZ值較高的背景上發生。

圖2c是2020—2023年云南西北地區每個月綜合權重集成PZ值隨時間的變化曲線，可以看出，PZ值曲線共出現2個峰值點，第一個峰值點為2021年5月，發生了5月21日漾濞MS6.4地震；第二個峰值點出現在2022年5月，6—9月PZ值有所降低，但仍處于高值狀態，這可能跟9月5日川滇交界東部瀘定MS6.8地震有關。2023年該區PZ值一直處于較低水平。

3 結論

為了定量地刻畫強震前異常的群體特征，本文使用權重集成法回溯性計算了川滇地區11次（10組）強震前短臨階段測震學和地球物理觀測異常的綜合權重集成PZ值，并由此得到了3個重點區域6級左右和7級左右綜合權重臨界值，為川滇地區短臨綜合研判提供定量依據。

（1）研究結果顯示，不同區域同等強度地震的綜合權重集成臨界值存在差異，這可能與不同區域地震活動特點和地球物理觀測臺網密度不同有關。

（2）本文對測震學異常權重賦值時考慮了3種情況：①能夠通過R值檢驗；②不能通過R值檢驗，但可以通過異常對應率檢驗；③不能通過統計檢驗。這里的異常對應率檢驗指異常對應率要大于背景概率。對于地球物理觀測異常，僅使用R值檢驗，這主要是考慮到部分地球物理觀測時間短，震例少，如果使用對應率則沒有統計意義。

（3）對于區域異常（即預測區域為川滇地區），考慮到異常對應地震的樣本量有限，我們直接將其權重同時賦給3個重點區域。

（4）根據2020—2023年宏、微觀異常報告，計算了川滇地區3個重點區域每個月的綜合權重集成PZ值，結果顯示，6級以上地震主要發生在PZ值峰值點或PZ值快速增加的過程中，少數地震發生在PZ高值后降低的過程中。

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Research on Comprehensive Short-term and Imminent Predictionof Strong Earthquakes in Sichuan-Yunnan Region

XUE Yan1，HONG Min2，YU Huaizhong1，JIANG Xianghua1

（1.China Earthquake Networks Center，Beijing 100045，China）

（2.Yunnan Earthquake Agency，Kunming 650224，Yunnan，China）

Abstract In this paper，we firstly make a retrospective summary of the seismic and geophysical anomalies observed before 11（or 10 groups of）strong earthquakes in Sichuan-Yunnan region since 2013.Based on the test of the anomalies＇ prediction effectiveness，and according to the weight assignment rules，we assign weights to the anomalies.Then，we calculate the weight integration PZ-value of the strong earthquakes using the weight integration method，and the threshold value PZ6 of 6-magnitude earthquakes and PZ7 of 7-magnitude earthquakes in three key areas（the eastern boundary between Sichuan Province and Yunnan Province，northwest Yunnan，southwest Yunnan）in Sichuan-Yunnan region are obtained.These values can be used as a reference for short-term and imminent earthquake prediction in these three key areas.In addition，according to the macro- and micro-anomaly reports，the monthly PZ-value from January 2020 to December 2023 in the three key areas are calculated.The results show that MS≥6.0 earthquakes mainly occurred at the time when PZ-value reached the peak points，or PZ-value was in the process of rapid increase.A few earthquakes occurred when PZ-value was in the process of decrease from the high value.PZ-value is capable of quantitatively describing the group-earthquake anomalies；it is helpful for the quantification of the short-term and imminent earthquake prediction.

Keywords：comprehensive short-term and imminent earthquake prediction；weight integration method；strong earthquakes；Sichuan-Yunnan region

收稿日期：2024-07-02.

基金項目：國家自然科學基金聯合基金[KG*4]（U2039205）；[KG-*4]國家重點研發計劃[KG*4]（2018YFE0109700）；[KG-*4]震情跟蹤項目[KG*4]（2023020503）.

第一作者簡介：薛 艷（1969-），正研級高工，主要從事地震活動性和地震綜合預測研究.[DW]E-mail：xueyan5619@seis.ac.cn.

通信作者簡介：余懷忠（1975-），研究員，主要從事地震孕育機理和預測理論研究.E-mail：yuhz750216@sina.com.

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